Устройство локального регулирования напряжения на шинах тяговой подстанции Советский патент 1993 года по МПК H02J3/12 B60M3/02 

Устройство относится к электрифицированному железнодорожному транспорту и предназначено для регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности регулирования напряжения на шинах тяговой подстанции. С этой целью в известное устройство, содержащее блок измерения напряжения контактной сети, блок определения уровня напряжения на тяговой подстанции и блок формирования команд управления вводится дополнительного датчик тока и блок прогнозирования напряжения. Благодаря этому достигается улучшение режима напряжения в тяговой сети за счет предсказания возможных значений тока тяговой подстанции и ее напряжения и, в зависимости от этого, локальное регулирование напряжения на шинах тяговой подстанции.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 представлена структурная схема -блока прогнозирования

напряжения; на фиг. 3 - вариант выполнения и функциональная схема блоков управления и сравнения; на фиг. 4 - схема алгоритма работы блока прогнозирования; на фиг. 5 представлен пример управляющего слова.

Устройство содержит датчик напряжения 1, установленный на шинах тяговой подстанции, датчик тока 2, измеряющий ток подстанции, блок локального прогнозирования напряжения 3, блок сравнения 4 и блок управления 5, подключенный выводами к устройствам управления напряжением (на фигуре 1 не показаны). Блок прогнозирования напряжения 3 состоит, в свою очередь, из блока памяти 9, блока ввода информации 6, блока прогнозирования изменения тока и напряжения и расчета управляющего воздействия 7, генератора тактовых импульсов (ГТИ) 8.

Устройство работает следующим обра- зом. По первому тактовому импульсу ГТИ 8 блок ввода информации 6 осуществляет

w

fe

со ел

V4 СО СО

передачу значений тока и напряжения на шинах тяговой нагрузки с датчиков 1 и 2. Датчик тока 2 представляет собой, например, компенсированный датчик тока на основе эффекта Холла А. Датчик напряжения

1 может представлять собой модификацию указанного датчика тока 4, ток в котором задается калиброванным сопротивлением. Блок ввода информации может быть реализован функциональным модулем КТОЛИУС2 КС 31.04 5 или по схеме, приведенной в

6,7. .

Информация в двоичном коде о значениях тока и напряжения заносится в блок памяти 9. В блоке памяти 9 хранятся массивы значений тока и напряжения. По поступлению новых значений тока и напряжения, осуществляется стирание самых старых значений напряжения и тока и запись новых значений. Блок памяти может быть реализован на функциональном модуле КТС Л ИУС-2 КС 54.10. 5 или по одной из схем, приведенных в 6, 7.

На втором тактовом импульсе ГТИ блок 7 на основе обновленных рядов напряжения и тока осуществляет расчет новых значений суммы всех членов рядов напряжения и тока (сумматор 11) 6, 7 реализуется известный алгоритм

S(t) U J (1-и) Хы.

где S(t) - взвешенная сумма всех членов ряда (напряжения или тока)

U - параметр сглаживания, U const и 1

п - число членов ряда

Xt-1 - значение предшествующего п-ому члена ряда,

после чего арифметико-логическим устройством (АЛУ) 12 6, 7 осуществляется краткосрочное прогнозирование следующих значений напряжейия и тока. Для прогнозирования значений тока и напряжения используется экспоненциальная средняя 3, в которой прогнозная модуль имеет общий вид.

(t) - a i,t.

После планирования значений напряжения и тока по току прогноз осуществляется расчет падения напряжения на тяговой .подстанции 8 и таким образом производится проверка правильности прогнозирования напряжения, чем повышается надежность. Затем осуществляется сравнение действительного напряжения на шинах тяговой подстанции с напряжением прогноза и, на основании сравнения, формируется управляющее слово, состоящее из восьми байтов.

АЛУ в зависимости от знака разности напряжения

DU Цдейств - Упрогн,

формирует старший байт (7-ой) управляющего воздействия, характеризующий направление регулирования. При отрицательном DU напряжение будет повышаться, при положительном DU - понижаться. Затем по величине DU определяется вид регулирующего устройства и формируется

6-й байт управляющего слова.

Для этого программно проверятся диапазон регулирования блока автоматического управления напряжением (ШАУН), и если диапазона регулирования ШАУН не хватает, программно формируется, в зависимости от направления регулирования, сигнал на переключение устройства регулирования под нагрузкой (РПН). В случае применения РПН сначала переключается РПН, а затем

осуществляется доводка напряжения устройствами ШАУН. Если же диапазона регулирования ШАУН достаточно, в 6-й байт записывается код регулирования с использованием ШАУН. Остальные байты (с 5-ого

по 0-й) представляют значение напряжения из прогнозной модели в 1 б-й форме, которое должно быть установлено на шинах тяговой подстанции. Работа блока 7 осуществляется по программе, хранящейся в устройстве постоянной памяти ПЗУ (13) 6, 7. В таблице представлены возможные значения двух старших байтов.

На фиг. 5 представлено, в качестве примера, одно из возможных слов управления

(в шестнадцатиричной форме).

Сущность изобретения: устройство содержит датчик напряжения на шинах тяговой подстанции, датчик тягового тока подстанции, блок прогнозирования напряжения, блок сравнения и блок формирования команд управления устройствами регулирования напряжением. 5 ил.

где (t) - прогноз, сделанный в момент t на п единиц времени (шагов) вперед;

, t - оценка суммы членов ряда S(t) (тока или напряжения соответственно).

Применение экспоненциальной средней обусловлено, простотой реализуемого алгоритма вычислений, которыйслегко организовать на типовом микропроцессоре.

jjoTi 1 I...QLiJLL loo LPLi-OL

Фиг. 5. Пример управляющего слова.

Блок 7 может быть реализован на функциональном модуле системы КТС Л ИУС-2 КС 59.04 Б или по схеме, приведенной в 6, 7 и работает в операционной системе реального времени. Генератор тактовых импульсов 8 реализуется на модуле КС 31.41 5 или по схеме 6, 7, N

На третьем тактовом импульсе управляющее слово поступает через шину данных в блок сравнения 4, осуществляющий опера- цию сравнения напряжения на шинах подстанции с напряжением, рассчитанным блоком 7 и в блок формирования команд 5, который в зависимости от сочетания значений двух старших байтов (7-го и 6-гр), фор- мирует команду для ШАУН и РПН. При равенстве напряжений блок сравнения (компаратор DA) формирует сигнал сброса и цикл работы устройства повторяется.

Таким образом, предложенное устрой- ство локального регулирования напряжения, использующее прогнозирование изменения тока и напряжения подстанции позволяет более точно регулировать напряжение на шинах тяговой подстанции при изменении тока подстанции и, в силу этого,

обеспечивает надежность и экономичность работы устройств автоматического регулирования напряжения (АРН), а также позволяет снизить уравнительные токи в тяговой сети.

Формула из обретения Устройство локального регулирования напряжения на шинах тяговой подстанции, содержащее датчик напряжения, блок сравнения, один вход которого подключен к датчику напряжения и блок формирования управляющего воздействия, подключенный к выходу блока сравнения, отличаю щ е е- с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности регулирования, оно снабжено датчиком тока и блоком прогнозирования напряжения, причем входы блока прогнозирования напряжения подключены к датчикам тока и напряжения, а выход - к блоку сравнения.

5

1-- фие.{

. (#/ф0&Ј) I (tifcucmlfy

Cfy0c

фмгЬ

С Начала j

Ввод исходных значений l/,f

Формирование рядов и, I

Прогнозирование значений и,1

Сравнение прогноза с текут, знач.